AWS DevOps 项目：具有基础设施即代码、微服务、服务网格和监控功能的高级自动化 CI/CD 管道

2025-05-26

AWS DevOps 项目：具有基础设施即代码、微服务、服务网格和监控功能的高级自动化 CI/CD 管道

介绍

在这个高级 AWS DevOps 项目中，我们将构建一个复杂的 CI/CD 管道，以在 AWS 上自动部署基于微服务的应用程序。我们将利用关键的 DevOps 实践，例如使用Terraform 的基础设施即代码 (IaC) 、使用Amazon EKS (Elastic Kubernetes Service)进行容器编排、与 Istio 的服务网格集成，以及使用Prometheus、Grafana和Fluentd进行全面的监控和日志记录。

该项目旨在涵盖 AWS 和 DevOps 工程师经常遇到的复杂现实场景，让您深入了解如何构建、部署和管理现代云原生应用程序。

目录

  1. 项目概述
  2. 先决条件
  3. 架构图
  4. 分步指南
  5. 测试和验证
  6. 结论
  7. 参考

1.项目概述

该项目将指导您设置高级 CI/CD 流水线，该流水线使用 Kubernetes (EKS)、用于服务网格的 Istio 以及用于 CI/CD 的 Jenkins，在 AWS 上自动部署基于微服务的应用程序。我们将涵盖从使用 Terraform 进行基础设施配置到在安全、可扩展且可观察的环境中部署和管理微服务的整个生命周期。

2.先决条件

  • AWS 账户：对 AWS 账户的管理访问权限。
  • AWS CLI：已安装并配置适当的凭证。
  • Terraform：安装在您的本地机器上。
  • kubectl：安装用于管理 Kubernetes 集群。
  • Jenkins：安装在 EC2 实例上或通过 Docker 设置。
  • Docker：已安装并运行在您的本地机器上。
  • Git：已安装并配置。
  • Helm：为 Kubernetes 包管理而安装。

3.架构图

图片描述
该架构由一个包含公有子网和私有子网的 VPC、一个跨多个可用区部署的 EKS 集群、一个在 EC2 上部署且具有自动扩展功能的高可用 Jenkins、一个用于持久数据存储的 RDS 以及一个用于服务网格集成的 Istio 组成。监控由 Prometheus 和 Grafana 负责，而 Fluentd 则负责集中日志记录。

架构图概述

  • 1. 开发者工作站：

    • 开发人员将代码提交到GitHub存储库。

  • 2.持续集成：

    • Jenkins从 GitHub 拉取最新代码。
    • Jenkins 构建并测试该应用程序。
    • Docker用于创建应用程序的 Docker 镜像。
    • 构建的图像被推送到Docker Registry（例如，Amazon ECR）。

  • 3.基础设施即代码：

    • Terraform用于配置 AWS 基础设施，包括：
    • 用于网络的VPC。
    • IAM安全角色和策略。
    • 适用于 Kubernetes 的EKS 集群。
    • RDS用于持久存储。

  • 4.持续部署：

    • Jenkins使用 Kubernetes 清单或 Helm 图表将 Docker 镜像部署到Amazon EKS 。
    • Istio（服务网格）用于管理微服务之间的流量。

  • 5.服务网格：

    • Istio提供流量管理、安全性（mTLS）和可观察性。
    • Istio Ingress Gateway管理对服务的外部访问。

  • 6.监控和日志记录：

    • Prometheus从 Kubernetes 集群和 Istio 收集指标。
    • Grafana将指标可视化并提供仪表板。
    • Fluentd用于集中日志记录，将日志发送到Amazon CloudWatch或Elasticsearch。
    • Alertmanager与 Prometheus 集成以发出警报。

  • 7.持续反馈：

    • Alertmanager向 Slack 或电子邮件发送通知。
    • Jenkins 为开发人员提供构建和部署反馈。

图表组件

  1. GitHub：版本控制和源代码存储库。
  2. Jenkins：用于自动化构建、测试和部署的 CI/CD 服务器。
  3. Docker：将应用程序容器化，以提供一致的环境。
  4. Terraform：自动配置 AWS 基础设施。
  5. Amazon ECR：Docker 镜像存储库。
  6. Amazon EKS：用于部署和管理容器化应用程序的 Kubernetes 服务。
  7. Istio：用于管理服务到服务通信的服务网格。
  8. Prometheus 和 Grafana：用于指标和仪表板的监控堆栈。
  9. Fluentd：集中式日志记录解决方案。
  10. Alertmanager：根据 Prometheus 收集的指标管理警报。
  11. Amazon CloudWatch：基于云的日志记录和监控服务。

架构流程

  1. 代码提交：开发人员将代码推送到 GitHub。
  2. CI 管道：Jenkins 检测代码更改、构建项目、运行测试并构建 Docker 镜像。
  3. 镜像推送：Jenkins 将 Docker 镜像推送到 Amazon ECR。
  4. 基础设施部署：Terraform 在 AWS 上提供必要的基础设施。
  5. CD Pipeline：Jenkins 将应用程序部署到 Amazon EKS，并使用 Istio 管理流量路由。
  6. 服务网格管理：Istio 处理服务通信、安全和监控。
  7. 监控和日志记录：Prometheus 收集指标，Grafana 将其可视化，Fluentd 将日志转发到 CloudWatch。
  8. 警报：Alertmanager 根据 Prometheus 指标发送警报。

4.分步指南

使用 Terraform 的基础设施即代码

步骤：-1 设置 VPC 和网络

  • 为您的 Terraform 文件创建一个新目录：
  mkdir advanced-aws-devops-project
  cd advanced-aws-devops-project
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  • 初始化您的 Terraform 项目：
  terraform init
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  • 创建一个main.tf包含以下内容的文件来定义您的 VPC、子网和网络组件：
  provider "aws" {
    region = "us-west-2"
  }

  resource "aws_vpc" "main_vpc" {
    cidr_block = "10.0.0.0/16"
    enable_dns_support = true
    enable_dns_hostnames = true
    tags = {
      Name = "advanced-devops-vpc"
    }
  }

  resource "aws_subnet" "public_subnet" {
    vpc_id            = aws_vpc.main_vpc.id
    cidr_block        = "10.0.1.0/24"
    map_public_ip_on_launch = true
    availability_zone = "us-west-2a"
    tags = {
      Name = "public-subnet"
    }
  }

  resource "aws_subnet" "private_subnet" {
    vpc_id            = aws_vpc.main_vpc.id
    cidr_block        = "10.0.2.0/24"
    availability_zone = "us-west-2b"
    tags = {
      Name = "private-subnet"
    }
  }

  resource "aws_internet_gateway" "igw" {
    vpc_id = aws_vpc.main_vpc.id
    tags = {
      Name = "main-igw"
    }
  }

  resource "aws_route_table" "public_route_table" {
    vpc_id = aws_vpc.main_vpc.id

    route {
      cidr_block = "0.0.0.0/0"
      gateway_id = aws_internet_gateway.igw.id
    }

    tags = {
      Name = "public-route-table"
    }
  }

  resource "aws_route_table_association" "public_subnet_association" {
    subnet_id      = aws_subnet.public_subnet.id
    route_table_id = aws_route_table.public_route_table.id
  }
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  • 应用 Terraform 配置：
  terraform apply
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步骤 2：IAM 角色和策略

  • 创建一个iam.tf文件来定义 EKS、RDS 和其他 AWS 服务的 IAM 角色和策略：
  resource "aws_iam_role" "eks_role" {
    name = "eks_role"
    assume_role_policy = jsonencode({
      "Version": "2012-10-17",
      "Statement": [{
        "Action": "sts:AssumeRole",
        "Effect": "Allow",
        "Principal": {
          "Service": "eks.amazonaws.com"
        }
      }]
    })
  }

  resource "aws_iam_role_policy_attachment" "eks_policy_attachment" {
    role       = aws_iam_role.eks_role.name
    policy_arn = "arn:aws:iam::aws:policy/AmazonEKSClusterPolicy"
  }

  resource "aws_iam_role" "rds_role" {
    name = "rds_role"
    assume_role_policy = jsonencode({
      "Version": "2012-10-17",
      "Statement": [{
        "Action": "sts:AssumeRole",
        "Effect": "Allow",
        "Principal": {
          "Service": "rds.amazonaws.com"
        }
      }]
    })
  }

  resource "aws_iam_role_policy_attachment" "rds_policy_attachment" {
    role       = aws_iam_role.rds_role.name
    policy_arn = "arn:aws:iam::aws:policy/AmazonRDSFullAccess"
  }
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  • 应用 IAM 角色配置：
  terraform apply
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步骤 3：创建 EKS 集群

  • 添加以下内容main.tf以创建具有自动扩展节点组的 EKS 集群：
  module "eks" {
    source          = "terraform-aws-modules/eks/aws"
    cluster_name    = "advanced-eks-cluster"
    cluster_version = "1.24"
    vpc_id          = aws_vpc.main_vpc.id
    subnets         = [aws_subnet.public_subnet.id, aws_subnet.private_subnet.id]

    node_groups = {
      eks_nodes = {
        desired_capacity = 3
        max_capacity     = 5
        min_capacity     = 2

        instance_type = "t3.medium"
        key_name      = "your-key-pair"
        tags = {
          Name = "advanced-eks-node"
        }
      }
    }
  }
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  • 应用 EKS 配置：
  terraform apply
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步骤 4：与 RDS 集成以实现持久存储

  • 创建一个 RDS 实例用于rds.tf文件中的持久存储：
  resource "aws_db_instance" "db_instance" {
    allocated_storage    = 20
    engine               = "mysql"
    engine_version       = "8.0"
    instance_class       = "db.t3.micro"
    name                 = "microservicesdb"
    username             = "admin"
    password             = "password"
    parameter_group_name = "default.mysql8.0"
    skip_final_snapshot  = true

    vpc_security_group_ids = [aws_security_group.eks_sg.id]
    db_subnet_group_name   = aws_db_subnet_group.rds_subnet_group.name
  }

  resource "aws_db_subnet_group" "rds_subnet_group" {
    name       = "rds-subnet-group"
    subnet_ids = [aws_subnet.private_subnet.id]

    tags = {
      Name = "RDS Subnet Group"
    }
  }
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  • 应用 RDS 配置：
  terraform apply
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在高可用配置中部署 Jenkins

步骤 5：在 EC2 上设置 Jenkins 并启用自动扩展

  • 在启用了 Auto-Scaling 的 EC2 实例上启动 Jenkins：


 resource "aws_launch_configuration" "jenkins_lc" {
    image_id      = "ami-0abcdef1234567890"
    instance_type = "t3.medium"
    key_name      = "your-key-pair"
    security_groups = [aws_security_group.jenkins_sg.id]

    lifecycle {
      create_before_destroy = true
    }

    user_data = <<-EOF
              #!/bin/bash
              sudo yum update -y
              sudo yum install -y java-1.8.0-openjdk
              sudo wget -O /etc/yum.repos.d/jenkins.repo \
                https://pkg.jenkins.io/redhat-stable/jenkins.repo
              sudo rpm --import https://pkg.jenkins.io/redhat-stable/jenkins.io.key
              sudo yum install -y jenkins
              sudo systemctl start jenkins
              sudo systemctl enable jenkins
              EOF
  }

  resource "aws_autoscaling_group" "jenkins_asg" {
    launch_configuration = aws_launch_configuration.jenkins_lc.id
    min_size             = 2
    max_size             = 4
    desired_capacity     = 2
    vpc_zone_identifier  = [aws_subnet.public_subnet.id]

    tags = [
      {
        key                 = "Name"
        value               = "Jenkins Instance"
        propagate_at_launch = true
      },
    ]
  }
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  • 应用 Jenkins EC2 设置：
  terraform apply
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步骤6：配置Jenkins主从架构

Jenkins 主从（或控制器-代理）架构允许您将构建、测试和部署应用程序的工作负载分布到多台机器上。这种架构可以提高性能并提高资源利用率，尤其是在大规模环境中。以下是在此架构下设置 Jenkins 的详细指南。

先决条件
  1. Jenkins Master：主要的 Jenkins 服务器，也称为控制器，负责协调构建任务并将其分发到代理节点。
  2. Jenkins 代理：执行 Jenkins 主服务器分配的构建任务的附加服务器（从服务器）。
步骤 6.1：设置 Jenkins Master

您已在前面的步骤中在 EC2 实例上设置了 Jenkins。此实例将用作您的 Jenkins 主服务器。请确保以下各项已到位：

  • Java 安装：Jenkins 需要 Java 才能运行。请验证 Java 是否已安装：
  java -version
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如果没有安装，你可以使用以下命令进行安装：

  sudo yum install -y java-1.8.0-openjdk
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  • Jenkins 安装：Jenkins 应该已运行并可通过 Web 浏览器访问。请http://<Jenkins_Master_IP>:8080在浏览器中导航至 进行确认。
步骤 6.2：准备 Jenkins 代理节点

您需要额外的 EC2 实例来充当 Jenkins 代理。设置方法如下：

  1. 为 Jenkins 代理启动 EC2 实例：

    • 使用 AWS 管理控制台启动新的 EC2 实例。您可以选择 Amazon Linux 2 AMI（或任何其他 Linux 发行版）。
    • 确保这些实例具有足够的资源（例如，t2.medium）并且与 Jenkins 主实例位于同一 VPC 中。

  2. 安全组：

    • 确保安全组允许从 Jenkins 主服务器进行 SSH 访问。
    • 允许在 Jenkins 代理与主服务器通信所需的端口上进行通信（默认 SSH 端口 22）。

  3. 在代理节点上安装 Java：

    • 通过 SSH 进入每个代理节点并安装 Java：
     sudo yum update -y
 sudo yum install -y java-1.8.0-openjdk

  4. 在代理节点上创建 Jenkins 用户：

    • 创建专用于在代理节点上运行 Jenkins 的用户：
     sudo useradd jenkins

  • 为该用户设置 SSH 访问权限，以便 Jenkins 主服务器可以连接：

     sudo mkdir /home/jenkins/.ssh
 sudo chown jenkins:jenkins /home/jenkins/.ssh
 sudo chmod 700 /home/jenkins/.ssh

  • 将 SSH 公钥从 Jenkins 主服务器复制到每个代理的/home/jenkins/.ssh/authorized_keys文件中。

  1. 在代理节点上安装 Jenkins 代理：

    • 从 Jenkins 主服务器下载 Jenkins 代理（也称为slave.jar）。在 Jenkins 主服务器上：
     wget http://<Jenkins_Master_IP>:8080/jnlpJars/agent.jar
  • 将此agent.jar文件传输到每个代理节点，并将其放在类似 的目录中/home/jenkins。
步骤 6.3：配置 Jenkins Master 使用代理

  1. 在 Jenkins 中添加新节点：

    • 在 Jenkins 仪表板上，转到管理 Jenkins > 管理节点和云 > 新节点。
    • 输入新节点的名称（例如Agent-1），选择永久代理，然后单击确定。

  2. 配置节点设置：

    • 远程根目录：指定 Jenkins 应在代理上运行的目录，例如/home/jenkins。
    • 标签：为节点分配标签，以便于作业分配（例如linux-agent）。
    • 启动方式：选择通过 SSH 启动代理。
    • 主机：输入代理节点的私有IP地址。
    • 凭证：为用户添加 SSH 凭证（用户名和私钥）jenkins。

  3. 测试连接：

    • 单击“保存”，然后通过 SSH 启动代理。
    • Jenkins 将尝试通过 SSH 连接到代理节点。如果成功，您将看到代理状态更改为“已连接”。

  4. 对其他代理重复上述操作：

    • 重复上述步骤来配置任何其他 Jenkins 代理节点。
步骤 6.4：配置 Jenkins 作业以使用特定代理

现在您的 Jenkins 主节点已连接到代理节点，您可以配置作业以在特定代理上运行：

  1. 创建或配置 Jenkins 作业：

    • 转到Jenkins 仪表板上的新项目或选择现有作业。

  2. 指定节点用途：

    • 在作业配置下，查找“限制可以运行此项目的位置”部分。
    • linux-agent输入您希望运行作业的代理的标签（例如）。

  3. 保存并构建：

    • 保存作业配置并触发构建。
    • 该作业现在应该在指定的 Jenkins 代理节点上执行。
步骤 6.5：监控和管理 Jenkins 代理

  • 节点监控：

    • Jenkins 为每个代理节点提供了内置监控功能。您可以前往“管理 Jenkins”>“管理节点和云”查看，其中可以看到每个代理的状态、空闲时间和负载。

  • 阻垢剂：

    • 对于大规模环境，您可以使用 AWS Auto Scaling Groups 为代理节点配置自动扩展，从而允许 Jenkins 根据工作负载自动扩展代理数量。

  • 代理可用性：

    • 通过为代理配置强大的健康检查功能（例如 CPU、内存和磁盘使用情况监控），确保代理始终可用。与 CloudWatch 或 Prometheus 等监控工具集成可以帮助实现自动化。

构建和 ​​Docker 化微服务

步骤 7：微服务应用程序概述

  • 假设您有一个包含以下组件的微服务应用程序：

    • 用户服务：管理用户身份验证和配置文件。
    • 订单服务：处理订单处理和管理。
    • 支付服务：与支付网关集成以处理支付。

  • 为每个服务创建 Dockerfile：

用户服务 Dockerfile：

  FROM openjdk:8-jdk-alpine
  VOLUME /tmp
  ARG JAR_FILE=target/user-service.jar
  COPY ${JAR_FILE} user-service.jar
  ENTRYPOINT ["java","-jar","/user-service.jar"]
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订购服务 Dockerfile：

  FROM openjdk:8-jdk-alpine
  VOLUME /tmp
  ARG JAR_FILE=target/order-service.jar
  COPY ${JAR_FILE} order-service.jar
  ENTRYPOINT ["java","-jar","/order-service.jar"]
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支付服务 Dockerfile：

  FROM openjdk:8-jdk-alpine
  VOLUME /tmp
  ARG JAR_FILE=target/payment-service.jar
  COPY ${JAR_FILE} payment-service.jar
  ENTRYPOINT ["java","-jar","/payment-service.jar"]
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  • 构建 Docker 镜像并将其推送到 Amazon ECR：
  docker build -t user-service ./user-service
  docker build -t order-service ./order-service
  docker build -t payment-service ./payment-service

  # Push images to ECR
  aws ecr get-login-password --region us-west-2 | docker login --username AWS --password-stdin <aws_account_id>.dkr.ecr.us-west-2.amazonaws.com
  docker tag user-service:latest <aws_account_id>.dkr.ecr.us-west-2.amazonaws.com/user-service:latest
  docker push <aws_account_id>.dkr.ecr.us-west-2.amazonaws.com/user-service:latest
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使用 Istio 实现服务网格

步骤 8：在 EKS 上安装 Istio

  • 使用 Helm 在您的 EKS 集群上安装 Istio：
  helm repo add istio https://istio-release.storage.googleapis.com/charts
  helm install istio-base istio/base -n istio-system --create-namespace
  helm install istiod istio/istiod -n istio-system
  helm install istio-ingress istio/gateway -n istio-system
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步骤 9：配置流量管理、安全性和可观察性

  • 定义 Istio VirtualService 和 DestinationRule 进行流量管理：
  apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
  kind: VirtualService
  metadata:
    name: user-service
  spec:
    hosts:
      - user-service
    http:
      - route:
          - destination:
              host: user-service
              subset: v1

  apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
  kind: DestinationRule
  metadata:
    name: user-service
  spec:
    host: user-service
    subsets:
      - name: v1
        labels:
          version: v1
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  • 使用 Istio 的 Mutual TLS（mTLS）应用安全策略：
  apiVersion: security.istio.io/v1beta1
  kind: PeerAuthentication
  metadata:
    name: default
    namespace: istio-system
  spec:
    mtls:
      mode: STRICT
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  • 通过将 Istio 遥测与 Prometheus 和 Grafana 集成来实现可观察性。

设置 Jenkins CI/CD 管道

步骤 10：集成 GitHub、Jenkins、Docker 和 EKS

  • 创建 Jenkins 流水线脚本来自动化构建、测试和部署过程：
  pipeline {
    agent any
    stages {
      stage('Checkout') {
        steps {
          git 'https://github.com/your-repo/microservices-app.git'
        }
      }
      stage('Build') {
        steps {
          sh 'mvn clean package'
        }
      }
      stage('Docker Build & Push') {
        steps {
          script {
            docker.build("user-service:latest").push("${env.BUILD_TAG}")
          }
        }
      }
      stage('Deploy to EKS') {
        steps {
          script {
            sh 'kubectl apply -f k8s/deployment.yaml'
            sh 'kubectl apply -f k8s/service.yaml'
          }
        }
      }
    }
  }
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步骤11：实施蓝绿部署

  • 定义用于蓝绿部署的 Kubernetes 清单：
  apiVersion: apps/v1
  kind: Deployment
  metadata:
    name: user-service-green
  spec:
    replicas: 3
    selector:
      matchLabels:
        app: user-service
        version: green
    template:
      metadata:
        labels:
          app: user-service
          version: green
      spec:
        containers:
        - name: user-service
          image: <aws_account_id>.dkr.ecr.us-west-2.amazonaws.com/user-service:green
          ports:
          - containerPort: 8080
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  • 应用绿色部署并使用 Istio 切换流量：
  kubectl apply -f k8s/user-service-green.yaml
  kubectl apply -f k8s/virtualservice.yaml
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步骤 12：使用 Istio 进行自动金丝雀部署

  • 在 Istio VirtualService 中实现金丝雀部署策略：
  apiVersion: networking.istio.io/v1alpha3
  kind: VirtualService
  metadata:
    name: user-service
  spec:
    hosts:
      - user-service
    http:
      - route:
          - destination:
              host: user-service
              subset: v1
            weight: 90
          - destination:
              host: user-service
              subset: v2
            weight: 10
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监控、日志记录和警报

步骤13：设置Prometheus和Grafana

  • 通过 Helm 安装 Prometheus 和 Grafana：
  helm install prometheus prometheus-community/prometheus
  helm install grafana grafana/grafana
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  • 访问 Grafana 并添加 Prometheus 作为数据源，然后导入 Istio 仪表板进行监控。

步骤14：配置Fluentd进行集中日志记录

  • 在您的 EKS 集群上设置 Fluentd DaemonSet 以聚合来自所有微服务的日志：
  apiVersion: apps/v1
  kind: DaemonSet
  metadata:
    name: fluentd
  spec:
    selector:
      matchLabels:
        app: fluentd
    template:
      metadata:
        labels:
          app: fluentd
    spec:
      containers:
      - name: fluentd
        image: fluent/fluentd-kubernetes-daemonset:v1.11
        env:
          - name: FLUENT_ELASTICSEARCH_HOST
            value: "elasticsearch"
          - name: FLUENT_ELASTICSEARCH_PORT
            value: "9200"
        volumeMounts:
        - name: varlog
          mountPath: /var/log
        - name: varlibdockercontainers
          mountPath: /var/lib/docker/containers
          readOnly: true
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步骤15：设置Alertmanager进行事件响应

  • 配置 Prometheus Alertmanager 以根据指标和阈值发送警报：
  global:
    smtp_smarthost: 'smtp.gmail.com:587'
    smtp_from: 'alertmanager

@example.com'
    smtp_auth_username: 'example@gmail.com'
    smtp_auth_password: 'password'
  route:
    receiver: 'email-alert'
  receivers:
  - name: 'email-alert'
    email_configs:
    - to: 'your-email@example.com'
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  • 将 Alertmanager 与 Slack 集成以实现实时事件通知。

结论：

该项目展示了一套先进的 AWS DevOps 设置，融合了多服务架构、Jenkins CI/CD 流水线、Docker、Kubernetes 和 Istio 服务网格。提供的详细步骤涵盖了基础设施配置、自动化部署、监控、日志记录和警报，为 AWS 和 DevOps 工程师提供了全面的指南。此设置确保了高可用性、可扩展性、安全性和可观察性，使其成为在云原生环境中管理微服务的强大解决方案。

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文章来源：https://dev.to/prodevopsguytech/aws-devops-project-advanced-automated-cicd-pipeline-with-infrastruct-as-code-microservices-service-mesh-and-monitoring-3o13
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